مبدأ عمل مستشعر درجة حرارة التربة

مبدأ عمل مستشعر درجة حرارة التربة

مستشعر درجة حرارة التربة هو جهاز يُستخدم لمراقبة درجة حرارة التربة والغلاف الجوي والماء، ويُستخدم في التجارب والبحوث العلمية. تُعرف درجة حرارة التربة اختصارًا بدرجة حرارة الأرض، وهو مصطلح عام يشمل درجة حرارة السطح ودرجة حرارة الأرض. ترتبط درجة حرارة التربة ارتباطًا وثيقًا بنمو المحاصيل وتطورها، وتحلل الأسمدة، وتراكم المواد العضوية. وهي عامل بيئي هام في الإنتاج الزراعي. كما تُعد درجة حرارة التربة عاملًا بالغ الأهمية في تكوين المناخ المحلي، لذا فإن قياسها ودراستها جزء أساسي من رصد المناخ المحلي والرصد الزراعي المناخي. يتحدد ارتفاع وانخفاض درجة حرارة التربة بشكل رئيسي بحجم واتجاه تدفق الحرارة فيها، ولكنه يرتبط أيضًا بخصائصها الحرارية مثل السعة الحرارية الحجمية، والتوصيل الحراري، والكثافة، والحرارة النوعية، والمسامية، ومحتوى الرطوبة. بالنسبة للأسطح غير الأفقية، يرتبط ارتفاع وانخفاض درجة حرارة التربة أيضًا بموقع وحجم المنحدر.

إذن ما هو مبدأ عمل مستشعر درجة حرارة التربة؟

بعد رؤية هذا، تساءل العديد من الأصدقاء عن مبدأ عمل هذا النوع من الحساسات. في الواقع، يشبه مبدأ عمله مبدأ حساسات الحرارة العادية. فهو مصمم باستخدام مبدأ الثرمستور، ولكن بالمقارنة مع حساسات الحرارة التقليدية، يتميز حساس حرارة التربة بهيكل غلاف محكم أكثر متانة، مما يضمن استمرار عمله حتى عند دفنه في أعماق الأرض.

مبدأ عمل مستشعر درجة حرارة التربة - تطبيقات مستشعر درجة حرارة التربة

مصدر خطأ مستشعر درجة حرارة التربة

ينشأ خطأ مستشعر درجة الحرارة بشكل رئيسي من جانبين. أولهما، الخطأ الناتج عن نظام دائرة القياس والتحكم المتوافقة. ومع ذلك، يمكن لدائرة الكشف ذات القدرة دون الميكروواط أن تقلل بشكل فعال من خطأ التسخين الذاتي للمستشعر. يمكن أن تكون دقة دائرة الكشف عن الإشارة أفضل من 0.01 درجة مئوية، ويمكن أن تصل الدقة إلى 0.1 درجة مئوية أو حتى أعلى. أما الجانب الثاني، فهو الخطأ الناتج عن الإشعاع الشمسي. فعندما يصل الإشعاع الشمسي إلى سطح مستشعر درجة الحرارة، فإن ارتفاع درجة حرارة المستشعر الناتج عن امتصاص الإشعاع سيتداخل مع درجة حرارة الغلاف الجوي الحقيقية المقاسة بواسطة عنصر قياس درجة الحرارة. هذا التأثير يعادل تسخين المستشعر مباشرة، ويمكن تسمية ارتفاع درجة الحرارة الناتج عن التسخين الإشعاعي بخطأ التسخين الإشعاعي الشمسي (يُختصر إلى خطأ الإشعاع).

مبدأ عمل مستشعر درجة حرارة التربة - تطبيقات مستشعر درجة حرارة التربة

تطبيق مستشعر درجة حرارة التربة

يُستخدم مستشعر درجة حرارة التربة على نطاق واسع في قياسات وأبحاث الزراعة، والغابات، والجيولوجيا، والأراضي الزراعية، وإدارة المياه، والغابات، والمروج، وصيانة الطرق السريعة والسكك الحديدية، وغيرها. يتميز مسجل مراقبة درجة حرارة التربة الذكي بتصميم مقاوم للمطر. يتميز مستشعر درجة حرارة التربة باستجابة سريعة وتشغيل طويل الأمد في البيئات الرطبة. يمكنه مراقبة درجة حرارة التربة والهواء والماء في الوقت الفعلي، بدقة قياس عالية وثبات ممتاز. يتميز المستشعر بسعة تخزين كبيرة وحجم صغير وسهولة الحمل. كما يمكنه مراقبة درجة حرارة التربة باستمرار، بأداء مستقر وموثوقية عالية، ولا يحتاج إلى صيانة.